在汽車誕生後的一百多年裡,控制車頭轉向的方式,一直是通過硬性機械連接,由轉向柱帶動轉向機推動車輪轉向。從早期的無助力,到後來的機械液壓助力(HPS)、電動液壓助力(EHPS),再到如今廣泛普及的電動助力(EPS),它們都沒有脫離轉向系統發明的初衷,也就是轉向力量的根源來自于駕駛者。而一旦轉向柱與轉向機分離,則意味着駕駛者轉動方向盤的力就無法傳遞到轉向機,從而無法讓車輛實現轉向功能。
但近幾年,轉向技術突然有了突飛猛進的變化。随着線控轉向系統(SBW)的出現,汽車上破天荒地取消了方向盤與前輪之間的機械連接,轉而使用電信号在方向盤與轉向機之間進行“溝通”,從此前的機械操作,轉變為完全由電能來實現轉向。
在汽車上已經沿用了一百多年的轉向系統,為何突然迎來了質變?是汽車電氣化浪潮下的營銷手段還是真的大有來頭?
“吃螃蟹”的英菲尼迪
提到線控轉向,很多人會覺得陌生,畢竟這一技術至今也沒有在量産乘用車上普及。但線控轉向本身并不是一項新技術,由于其有着反應快、操作舒适輕盈的特點,很早便被應用于美軍的F-16戰鬥機上。
由于戰鬥機特性,有時需要飛行員瞬間改變行進方向,所以線控轉向系統中的電傳信号要比機械傳動更直接、更輕盈,從而可以讓飛機的操縱更靈活。
或許是為了吸引消費者目光,進入2010年之後,許多汽車廠商都推出了采用線控轉向技術的概念車。但真正應用在量産車上的,隻有英菲尼迪Q50。2013年,由日産與Koyaba合作研發,名為DAS線控轉向的技術終于在汽車上得以應用,英菲尼迪Q50也成為首款搭載該技術的量産車型。
線控轉向帶來的優點很多,例如可以根據需要完全隔離路面颠簸或者部分傳遞路面信息,使駕駛員獲得良好的路感,也可以根據駕駛員需要和喜好自由設計力傳遞特性和角傳遞特性,讓駕駛體驗更加豐富。
英菲尼迪為Q50準備的DAS線控轉向系統的結構的确是依靠電信号傳遞信息,與傳統的機械式轉向系統完全不同。但為了安全起見,英菲尼迪Q50還是配備了一套傳統的機械式轉向機構,以防不時之需。
這還沒完,英菲尼迪還為這套線控轉向系統提供了三個ECU,其中兩個作為備用。當之前的ECU發生故障時,下一個将會頂替其繼續工作,相當于又加上了兩道保險,這或許也從側面說明當時英菲尼迪對這套轉向系統并沒有抱有太多的信心。
果不其然,Q50在上市不到一年的時間内,由于線控轉向系統的技術缺陷不得不召回。其原因是在車輛使用過程中,在某種特殊工況下如電池電壓過低時會造成轉向偏差,這種偏差可能會危及人身安全,并且該故障無法徹底解決。
直白點說,在當時,線控轉向的安全性是汽車廠家需要重點突破的技術難點。
除了有安全隐患之外,Q50的DAS線控轉向系統還存在其他缺點,例如轉向手感的反饋隻能靠電機模拟。從我此前試駕Q50的實際體驗來說,其模拟力反饋顯然沒有傳統的機械轉向來得真實,對于操控并沒有幫助,手感像極了賽車模拟器,駕駛感受不佳。
第一個“吃螃蟹”的英菲尼迪Q50,似乎證明線控轉向并不實用。但就在大家都覺得線控轉向隻是昙花一現的時候,它卻随着汽車電動化進程“卷土重來”,并大有在未來普及之勢。
大有玄機的“線控”
如今智能汽車越來越火爆,汽車的電動化、智能化已成為不可逆的大趨勢。但想要實現自動駕駛,線控轉向系統是各個車企絕對繞不開的核心技術之一,這也給線控轉向技術實用化發展帶來了契機,轉向系統供應商和各大車企也都開始研發自己的線控轉向系統。
在英菲尼迪之後,豐田又站了出來。
前不久剛發布的豐田bZ4X與雷克薩斯RZ,除了采用異型方向盤外,還搭載了名為One Motion Grip線控轉向系統。最重要的是,這兩款車型也是首次将線控轉向系統與異形方向盤相結合的車型。假設未來可實現L4級别以上的自動駕駛,就需要采用可收納式方向盤,那麼線控轉向将是唯一可行的實現方式。
豐田将bZ4X的方向盤轉動角度設定為±150°的更小值,來實現無需換手打輪即可完成轉向操作,基本上是一把方向盤就可以完成掉頭與彎道行駛等操作,極大減輕了駕駛員在掉頭、入庫、彎道行駛等情況時的操作負擔。
但問題是,如今的線控轉向又該如何擺脫曾經英菲尼迪Q50遇到的困境?
在安全性方面,博世給出的答案是讓方向盤處布置多個傳感器以提升輸入信号的冗餘度,轉向機構采用多個電機 ECU系統來實現控制冗餘。在博世看來,這種完全取消了方向盤和轉向機之間的機械連接,才能算是真正的線控轉向。但是這種方式相當于有兩套重複的轉向機構,成本也會隻高不低。
在燃油車時代,模拟路感是線控轉向面臨的另一大難題。但到了自動駕駛時代,真正實現L4級别以上的自動駕駛時,此時方向盤都顯得多餘,就沒必要再去模拟路感,問題也就迎刃而解了。
可以這麼說,線控轉向是非常貼合自動駕駛的技術,它不僅是高階自動駕駛的必要執行器,也能賦予智能座艙更多的想象空間。随着線控轉向技術的逐步成熟,電子元件和芯片的成本降低,可靠性和處理能力大大提高,線控轉向技術必然會向傳統機械轉向發起挑戰。
值得注意的是,除了博世、大陸等傳統零部件供應商外,國内自主品牌也正在擴大自己在線控轉向領域的份額。去年,集度、蔚來、吉利成為線控轉向技術發展和标準化研究的聯合牽頭單位,将共同牽頭線控轉向相關國家标準的制定。長城汽車也發布了其支持L4級别自動駕駛的線控轉向技術,号稱2023年将實現量産。
大師觀察
任何新生事物都有開端,目前線控轉向技術在量産車型上的功能應用還比較基礎,英菲尼迪Q50也沒能讓線控轉向普及開來。但随着技術的發展,相信借助汽車電動化“東風”的線控轉向技術也将逐步完善。未來,類似于線控轉向這樣的新興技術也将改變我們的汽車生活。所以,我們有理由相信,未來的汽車也會有更多值得期待的變化發生。
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